什么是熱式MFC/MFM
熱式MFC/MFM，也就是熱式質(zhì)量流量控制器，是一種用于通過(guò)測(cè)量流體的質(zhì)量流量來(lái)控制流量的設(shè)備。當(dāng)氣體流經(jīng)加熱表面時(shí)，氣體分子產(chǎn)生熱傳遞，與加熱表面產(chǎn)生接觸的氣體分子越多，熱傳遞現(xiàn)象越明顯。通過(guò)對(duì)加熱表面熱量變化的測(cè)量，即可以反應(yīng)出某種氣體的質(zhì)量流量變化。這種測(cè)量方法不受氣壓與環(huán)境溫度的影響，因?yàn)樗鶞y(cè)量的本質(zhì)是氣體分子的數(shù)量。
一般的熱式MFC常在氣流旁路的外部纏繞加熱器與溫度傳感器（Figure 1）。當(dāng)沒(méi)有氣流時(shí)，旁路的兩側(cè)氣壓相同，因此旁路中也沒(méi)有氣體流動(dòng)。這時(shí)由旁路加熱器產(chǎn)生的熱量均勻且對(duì)稱地向周圍擴(kuò)散，加熱器兩側(cè)的溫度傳感器具有相同的溫度輸出，也就是溫度測(cè)量的偏移量ΔT = 0℃。當(dāng)氣體流動(dòng)時(shí)，旁路上下游的傳感器感知到溫度的偏移，通過(guò)該偏移量測(cè)算當(dāng)下的流速。此時(shí)溫度與質(zhì)量流量成正比，與氣體的熱容量成反比。
Figure 1 旁路繞線式MFC
由于核心傳感元件的限制，傳統(tǒng)MFC需要相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造標(biāo)定流程來(lái)滿足測(cè)量要求，并且由于被測(cè)氣體與傳感部分無(wú)法直接接觸的原因，系統(tǒng)的響應(yīng)速度與測(cè)量精度均會(huì)受到制約。
IST流量傳感器在MFC中的應(yīng)用
IST-AG通過(guò)特殊的薄膜工藝，將高精度加熱器，溫度傳感器或電堆封裝在單一芯片內(nèi)，構(gòu)成流量測(cè)量的核心傳感單元（Figure 2）。
Figure 2 通過(guò)薄膜工藝構(gòu)造傳感器芯片
IST-AG傳感器的流量傳感器分為三種類型：熱阻式（Thermo-resistive），量熱熱電式（Calorimetric thermo-electric），與量熱熱阻式（Calorimetric thermo-resistive），以響應(yīng)絕大多數(shù)流量測(cè)量場(chǎng)景， 薄膜技術(shù)的應(yīng)用使得IST AG流量傳感器具有無(wú)與倫比的結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)勢(shì)。
IST-AG FS7流量傳感器（參數(shù)見(jiàn)Figure 3），寬廣的測(cè)量范圍允許將傳感器直接置于被測(cè)氣路當(dāng)中（見(jiàn)Figure 4），免去復(fù)雜的旁路設(shè)計(jì)。傳感器具有陶瓷基底與鈍化玻璃層進(jìn)行保護(hù)，具有極佳的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
Figure 3 FS7流量傳感器參數(shù)
Figure 4 FS7 直接置于被測(cè)氣路中
在終端應(yīng)用中，質(zhì)量流量控制器的可靠性是許多半導(dǎo)體工藝的基礎(chǔ)。MFC 的失準(zhǔn)或制造缺陷會(huì)導(dǎo)致晶圓產(chǎn)量下降，甚至?xí)p壞整個(gè)晶圓。采用IST流量傳感器可以為MFC產(chǎn)品帶來(lái)如下優(yōu)勢(shì)。
1. 足夠?qū)挼臏y(cè)量范圍使得在許多場(chǎng)景中不必使用旁路，而進(jìn)行直接測(cè)量，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
2. 薄膜技術(shù)帶來(lái)極高的響應(yīng)靈敏度，在一般測(cè)量狀態(tài)就可以瞬間響應(yīng)壓力浪涌。
3. 小巧的體積與簡(jiǎn)單的安裝方式，給氣路結(jié)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)造更大的空間。
4. 易于校準(zhǔn)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程。
Ref:
[1] Figure 1, Mass Flow Controller??C.F｜FCON CO., LTD. (fcon-inc.jp)
